recent biomed, acquisition, displays/exhibits, conservation
Hvordan bevarer man en genchip?
Det her er den artikel som Thomas og jeg skriver til årsskriftet. Vi vil gerne have reaktioner på den.
Genchippen kan betragtes som et ikon for den moderne biomedicin, fordi den symboliserer to hovedtræk ved den medicinske udvikling i de sidste årtier. Dels foregår medicinsk forskning, diagnostik og behandling i stigende grad på molekylært niveau, og dels er den digitale teknologi en forudsætning for stort set al biomedicinsk forskning og klinik.
Genchippen er også et vigtigt undersøgelsesobjekt for Medicinsk Museion, fordi den er en udfordring — ikke bare for forskningen og undervisningen i biomedicinens nutidshistorie, men også i de fremtidige udstillinger og for indsamlingen af fra medicinen nutidshistorie. Fx er genchippen som udstillingsgenstand en udfordring, fordi den er så uanseelig og umiddelbart ganske ubegribelig. Den rummer ikke meget dramatik. Den er ikke konkret og sanselig som en klassisk amputationssav eller en fødselstang.
Den er også et problem for dem, der skal indsamle og bevare den.
Normalt opererer traditionelle medicinhistoriske museer med en klar afgrænsning mellem ikke-humane (metal, keramik, træ etc.) og humane materialer (organer, væv mm.). Forskellige bevaringsproblemer er forbundet med disse materialetyper taget hver for sig, men det er alt andet lige en fordel, at de stort set er afgrænsede fra hinanden. Der findes dog undtagelser. Mange museumssamlinger har genstande, der er sammensætninger af organisk og uorganiske materialer, fx fosterpræparater i væskefyldte glas, knogler, der er monteret på træplader, og histologiske præparater, dvs. tynde vævssnit, der er blevet fikseret på objektglas for undersøgelse i mikroskop. Den slags sammensatte materialer (kompositer) er altid et problem i bevaringssammenhæng.
Med genchippen og lignende genstande blir kompositproblematiken yderligere kompliceret, fordi den her slags genstande peger hen mod en fremtid, hvor den medicinske teknologi i stigende udstrækning kombinerer humant og ikke-humant, organisk og ikke-organisk materiale. Hermed symboliserer genchippen en historisk udvikling henimod fremkomsten af hybrider mellem ikke-levende og levende materialer. Genstanden er allerede en komposit i sig selv, inden den samles ind.
Det var netop denne nedbrydning af grænsen mellem uorganisk og organisk materie som den amerikanske videnskabshistoriker Donna Haraway rettede opmærksomheden mod i sit “cyborg manifesto”. En cyborg er “a cybernetic organism, a hybrid of machine and organism” (Haraway 1991: s.149). Sådanne cyborgs vil stille de medicinhistoriske museumssamlinger over for helt nye problemer, ikke mindst på bevaringsområdet. Fremtiden er lige om hjørnet.
Genchippen (eng.: “gene chip”, “gene array”, “DNA array”) er et instrument for genomanalyse. Det er en metode, der nemt, hurtigt og billigt, gør det muligt fx at kortlægge genomet eller at påvise sygdomsfremkaldende mutationer. Dermed er genchippen hurtigt blevet et væsentligt instrument i den molekylære diagnostik af en række sygdomme.
Der findes mange slags genchips, der er lidt forskelligt opbygget, og det ville føre for vidt at gennemgå alle de forskellige typer her. Det funktionelle grundprincip (hybridisering af komplementære basesekvenser) og de principielle bevaringsproblemer er dog stort set de samme for alle slags genchips. Her begrænser vi os til den meget anvendte og kommercielt tilgængelig type, GeneChip®, der er laves af det californiske firma Affymetrix (www.affymetrix.com) til analyse af “gene expression”, dvs. hvilke gener der er aktive i en biologisk vævsprøve.
Instrumentet kan sammenlignes med det simple lakmus-papir, man brugte i skolens kemitimer for at måle surhedsgrad. I lakmus-papiret findes der kemiske stoffer, der har den nyttige egenskab, at de skifter farve afhængigt af koncentrationen af brintioner (pH) i prøven. På tilsvarende måde findes der på genchippen kemiske stoffer (rækker af bestemte basesekvenser), der reagerer (hybridiserer) med RNA, der er produceret af aktive gener i vævsprøven. Ved hjælp af en speciel optisk aflæsningsmetode og derefter følgende computerbearbejdning af data, kan man identificere hvilke specifikke gener i prøven, der har været aktive.
Selve chippen er lidt over 10×10 mm og lavet af et keramisk materiale. Den er inddelt som et skakbræt med omkring en halv million felter, hvert ca. 4 x4 tusindedels millimeter stort. Med hjælp af en fotokemisk og fotolitografisk teknik som er inspireret af den metode, der bruges for at lave computerchips, kobler man syntetiske oligonukleotider (dvs. korte enstrengede DNA-molekyler med kendte basesekvenser) til chippen, så hvert lille felt kommer til at indeholde en stor mængde identiske, specifikke oligonukleotidmolekyler (såkaldte “probes”, dvs. sonder).
Den biologiske prøve, som skal undersøges, kan fx være et stykke tumorvær. Selve prøveproceduren sker i flere skridt, som vi her kun kan give et groft billede af. Først homogeniserer man vævet og renfremstiller dets messenger-RNA (mRNA), som er et udtryk for alle de gener, der er aktive i cellerne. Dette mRNA bruges til at syntetisere dobbeltstrengede DNA-molekyler. Fra disse fremstilles de tilsvarende enkelstrengede RNA-molekyler (transkription), som mærkes med et stof, der kaldes biotin.
Næste skridt er at de biotinmærkede RNA-molekyler hældes ud over chippen. De RNA-molekyler, der udviser en høj grad af komplementaritet med bestemte oligonukleotider, hybridiserer med disse. Herefter vasker man overskydende, ikke-hybridiseret RNA væk og tilsætter et fluorescerende stof, som kobler til biotinet på hybridmolekylerne. Dvs. felter, hvor prøvematerialet har hybridiseret kraftigt til de kendte “probes” bliver stærkt fluorescerende. Endelig måler man graden af fluorescens, dvs. hybridiseringsgraden, med en laserscanner og den indsamlede information behandles og fortolkes af et dataprogram.
Den her beskrevne teknologi er i meget hurtig udvikling, og det er stort set umuligt at forudsige, hvilke nye analysemetoder som hybridiseringsprincippet vil kunne lede frem til. Måske vil grænsen mellem mellem uorganisk og organiske, ikke-humane og humane materialer udviskes endnu mere, så fremtidens molekylære ”probes” består af levende celler og mikrocomputere og dermed bliver til ægte cyborgs?
Vi står på tærsklen af en cyborg-lignende revolution af den biomedicinske teknologi (idéer om udvikling af medicinske nanorobotter er en anden hypotetisk mulighed). Den hurtige udvikling understreger behovet af, at de genchips, som om få år sikkert vil blive opfattet som særdeles primitive, allerede nu dokumenteres, indsamles og bevares for fremtidig museal brug. Formålet er selvfølgelig, at fremtidige generationer af medicinhistoriker og andre kulturhistorisk interesserede skal have mulighed for at forstå og studere de metoder, man brugte til at diagnosticere sygdomme i begyndelsen af det 21. århundrede. Og det rejser nogle bevaringsproblemer.
Keramikchippen med oligonukleotider ligger af praktisk grunde indkapslet i en plasticskal og er ikke synlig udefra. Ud fra et bevaringssynspunkt vil det være nemmest at indsamle og opbevare skallen alene, men det er næppe troværdigt, fordi skallen i sig selv er funktionelt ligegyldig. Det ville svare til kun at indsamle tomme lægemiddelsforpakninger, men ikke tabletterne eller de farmakologisk aktive substanser.
Hvis man vil bevare indholdet i chippen, så blir det hele straks mere besværligt. Den fabriksny genchip, der endnu ikke er blevet brugt til sit formål, er rimligt stabil. Det keramiske materiale forandres kun meget langsomt, og de oligonukleotidemolekyler der bruges som “probes”, er mere stabile end mange andre slags organiske molekyler. Vi har ikke beregnet nedbrydningshastigheder under forskellige klimatiske forhold, men det vil sandsynligvis være muligt at bevare en fabriksny genchip nogenlunde intakt i mange års tid.
Men hvis man ønsker at bevare en genchip, der er blevet brugt til hybridisering, er bevaringsopgaven straks vanskeligere. Hybridiseringsprocessen er delvist reversibel, især ved højere temperaturer. De fluorescerende stoffer er sandsynligvis ikke særligt stabile. Selv om man gemmer og vedligeholder de nuværende laserscannere er det tvivlsomt, om det vil være muligt at genlæse hybridiseringsmønstret på et brugt genchip om et par års tid. Det svarer til problemet med at afspille disketter fra de første PC’ere i 1980’ere. Selv om man kan få sin gamle IBM til at fungere, er magnetiseringen ved at forsvinde fra disketten med omfattende datakorruption som følge.
Vil det være et tab for fremtidig medicinhistorisk forskning og for fremtidens udstillingsbesøgere ikke at kunne genlæse brugte genchips fra år 2005? Vil Medicinsk Museion være et ringere sted, hvis fremtidens brugere blev henvist til at studere de færdige computeriserede fortolkninger af fluorescensmønstret på chippene? Skal vi med andre ord bruge kræfter på at udvikle metoder til bevaring af de fluroscerende hybridmolekyler på de brugte genchips, sådan at fremtidens museumsbrugere kan bruge laserscannere og computere anno 2005 til selv at genfortolke de originale analyseresultater? Mister genstandene autencitet, hvis man ikke kan vise alle de originale detaljer?
Problemstillingen er ikke ukendt i arkiv- og museumsverden. Inden for vores eget område (de medicinhistoriske museer) svarer den til, at vi ikke havde mulighed for at bevare de originale film og plader fra røntgenundersøgelser, men ville være afhængige af de skriftlige fortolkninger i journalerne. Et tilsvarende problem inden for biblioteksområdet er nedbrydningen af papir med højt syreindhold; skal man prøve at bevare det originale papir, eller vil det være nok at mikrofilme eller scanne indholdet? Og hvad med Ford T’en på bilmuseet – taber den i autencitet, hvis der blot er tale om en skal uden fungerende motor?
Der knytter sig lignende principielle bevaringspørgsmål til en række af de biomedicinske teknologier, som er udviklet i forsknings- og udviklingslaboratorier på universiteter og high-tech-virksomheder i de sidste årtier. Problemerne bliver endnu mere komplicerede, når vi begynder at tænke i cyborg-baner. En ægte cyborg er måske science fiction i dag. Men det kan blive konservatorernes mareridt, hurtigere end vi aner.
Reference
Haraway, Donna, 1991. Simians, Cyborgs, and Women: The Reinvention of Nature. New York: Routledge.
Fig. 1. GeneChip® . Genchips funktionelle grundprincip er en hybridisering af komplementære basesekvenser. Denne genchip, der er fremstillet af Affymetrix, anvendes til påvisning af aktive gener i en vævsprøve.
09 Feb 2005 Ion
I medicinsk forskning er nedfrysning vist standardmetoden til at bevare labile molekyler. Jeg kan ikke overskue om det i fremtiden kan have interesse at den originale chip chip er bevaret i aflæselig form.
Sven Erik
Jeg mener ikke at det er selve bevaringsmetoden (nedfrysning eller lagt i sprit eller hvad) der er det centrale problem — de besværlige spørgsmål som vi må finde en løsning på er snarare: Hvad er det egentlig der skal bevares? Og til hvilket formål?
M.h.t. bevaring af digitalemedier, så har RA publiceret nogle retningslinier for aflevering af “digitaltarvegods” til RA - det kunne på nogle områder bruges til inspiration.
Som jeg ser det er det også en afgrænsning i indsamlings situationen - vi tager genchippen fordi den har udsagnskraft!
Herved bliver genchippen mest en genstand, hvor de data der på chippen er mindre eller ikke relevante.
Omvendt kan man spørge sig selv - og andre - om genchippen er et arkivalie og ikke en genstand?
Ville vi indsamle et bogomslag uden siderne i bogen?
En samling papirer med håndskreven forskning er arkivalier. Den samme samling papirer trykt og udgivet som bog…er det en genstand?
OK, genchippen som ydre plasticskal har vel også en slags udsagnskraft. Men hvor længe er det troværdigt, hvis ikke indmaden også er med, nogenlunde intakt? Som Anders spørger: “Ville vi indsamle et bogomslag uden siderne i bogen?” — det er et godt spørgsmål. Det er kernen i problemet. Hvor meget kan vi tillade os at kun samle på overfladen? Ampullerne med anthrax uden anthraxsporer i er vel ret ligegyldige. Men når vi ved at der er livsfarlige anthraxsporer i ampullerne, så bliver ampullerne pludselig meget powerfulde.
Th
Jeg vil gerne medgive at Anthrax ampullerne er interessante - men umiddelbart er de mest interessante fordi de er “berygtede”!
De har en appel til den bredeste del af befolkningen og behøver ikke meget forklaring. Billederne af mennesker indpakket fra top til tå i ABC-udstyr er allerede indprentet på vores nethinder.
Men hvor bred appel har genchippen i sin fysiske form?
Man skal kunne se perspektivet i genchippen før den alene er rigtig interressant; “Før var det en enorm mængde papir arbejde - nu er alt komprimeret ned til denne lille chip!”.
Men ok…vi er vidst ved at løbe for meget ud af et enkelt spor ;o)
Jeg mener at genchippen har en række tiltalende fordele - også set ud fra en museal syndvinkel. For det første fylder den ikke ret meget, og den er til overflod beskrevet i bøger og tidsskrifter. Chippen er, med andre ord, i forhold til mange af de genstande vi gemmer på, yderst veldokumenteret.
For det andet er den fascinerende både på grund af sin størrelse, form og sammesætning, den er autentisk og den har en spændende bioteknologisk nutidshistorie, der rejser en række spørgsmål af religiøs, moralsk og etisk karakter.
Derfor har jeg svært ved at følge forfatternes udsagn om chippen. Især den del af beskrivelsen, hvor den gøres til en uanseelig og ganske ubegribelig artefakt. Og hvad menes der med, at den, hverken er sanselig eller konkret. Jeg kan se den og jeg kan føle den - altså er den sanselig. Jeg kan tage en hammer og smadre den - altså er den konkret. På den måde adskiller den sig ikke fra hverken fødselstangen, amputationssaven elelr andre genstande.
Jeg tror at problemet er et andet, nemlig det, at dens historiske liv endnu er så kort, uafsluttet og kompliceret, at vi så at sige ikke er fortrolige med den som objekt og slet ikke som museumsgenstand. Vi har ikke noget at sammenligne den med og derfor er vi tilbøjelige til at tillægge den “egenskaber” og ophæve den til et ikon.
Vi kan ikke vide om chippen får samme status som solvognen, der også må trækkes med blive betegnet som et ikon - et samlende symbol på en hel tidsepoke. Derfor bliver vi, når vi samler noget ind, nødt til at forestille os, hvad man vil sige om genchippen om fx 25 år. Er den i 2030 stadig et ikon og vil museumsgæster og forskere fra hele verden komme for at se den og studere dens historie - eller tog vi fejl? Måske har alle medicinhistoriske museer i fremtiden den liggende i kassevis på deres magasiner på linie med de kulturhistoriske museers meningsløse ophobning af manglebrædder?
Risikoen for at genchippen ikke bliver til biomedicinens “solvogn” findes der — men jeg vil vove en flaske god vin på at grundprincippet — at bruge DNA som “probe” for at detektere genexpression — fortsat vil komme at opfattes som en rimeligt epokegørende “grej”, fx på linje med opfindelsen af PCR i 1980′erne.
Så til spørgsmålet om hvorvidt genchippen er konkret og sanselig eller ej: “Jeg kan se den og jeg kan føle den - altså er den sanselig. Jeg kan tage en hammer og smadre den - altså er den konkret”, siger Frank. Det er jeg enig — men deraf følger ikke konklusionen: “På den måde adskiller den sig ikke fra hverken fødselstangen, amputationssaven elelr andre genstande”. Fordi man må operere med et spektrum af sanselighed og konkrethed.
Pointen er jo, at det kun er genchippens plasticskal (overflade), som er sanselig. Jeg kan tage på overfladen, jeg kan æge den bløde plasticflade, snuse til den. Men indmaden er helt utilgængelig for mine sanser. Jeg kan ikke tage og føle på DNA-”proberne”. Og det er denne indmad, som er det vigtige i genchippen. I den mening er genchippen usanselig, mens fødselstangen og amputationssaven er umiddelbart tilgængelige, hele vejen, ind i mindste detalje, fordi jeg kan tage og føle og snuse og sanse alt der er af betydning på denne sav.
På samme måde med genshippens konkretition. Amputationssaven kan jeg hugge og stikke i og knuse med en hammer. Men hvis jeg slår med en hammer på genchippen så er det kun det ydre skal, der knuses. DNA-”proberne” vil sandsynligvis ikke påvirkes. De begynder at nærme sig den størrelse, hvor de ikke længere er “konkrete” genstande i den hverdagsagtige betydning af ordet “konkret”. I det hele taget forlader vi det “konkrete” når vi bevæger os ind i den molekylære og atomare verden.
Det er jo rigtigt at det betydningsmæssige indhold i genchippen ikke er “konkret” for vore sanser. På samme måde som en kemisk formel også kun er en abstrakt gengivelse af noget vore sanser ikke kan opfatte direkte. (jeg mindes da heller ikke at have set formlen for penicillinmolekylet - det mest betydningsfulde fremskridt i det 20.årh - gengivet på et medicinhistorisk museum)
Tilbage til genchippen: der er vel dels spørgsmålet om arkivering så fremtidige forskere kan genaflæse den. Og så museums-udstillings-problematikken. Hvis det skal have nogen mening for et gennemsnitspublikum at udstille den, skal den ledsages af omfattende forklaring i tekst, billeder og genstande: hvordan fremstilles den, hvordan arbejder man med den og hvilke resultater får man.
Eksemplet med penicillin-molekylet er en god illustration af museums/udstillingsmediet begrænsninger. Hvorfor skal jeg gå på museum med ungerne og kikke på penicillinmolekylemodeller på væggene, når jeg kan sidde ved skærmen derhjemme og surfe på nettet? — fx. på http://www.warroad.k12.mn.us/moredocs/stdnt_work2000/rorvis/chem1.html, for bare at tage en af mange websites. Den moderne biomedicin rejser virkelig spørgsmålet om forholdet mellem udstillingsmediet og webmediet — eller hvad siger Camilla?
Hvis du kun er interesseret i pencillinmolekylemodeller, så kan du lige så godt sidde derhjemme ved skærmen med ungerne i skødet!
Du kan lige så godt spørge; Hvorfor gå på internettet når jeg kan slå det op i en bog?
Hvorfor slå det op i en bog, når jeg kan kontakte en videnskabsmand?
Hvorfor se nyheder når jeg kan læse en avis - og omvendt?
Udstillingsmediet og webmediet er to forskellige medier, ligesom en bog og en film. Hvad udstillingsmediet blandt andet kan i forhold til webmediet er, at det m. Levi-Strauss ord (fra Den vilde tanke) giver “historien fysisk form”. Vi overbevises med andre ord om, at historien findes og har vaeret. Udstillingsmediet kan par excellence faa skabt en foelse af “naa, det er saadan den ser ud”, fx en genchip. Det er saa vores opgave at fortaelle, hvad den bruges til, hvilke potentialer den har og hvordan den har aendret den medicinske praksis. Hvordan den praecist fungerer kan vi selvfolgelig ogsaa fortaelle, hvis det er en vigtig historie, men saa vil der vaere tale om et brud paa traditionel museumspraksis. Vi fortaelle jo heller, hvordan kemisk en bedoevelse fungerer, hvordan bakterier opfoerer sig, hvordan det teknisk er muligt at lyse gennem kroppen vha roentgen. Vi viser dets effekter - hvordan det fungerer i praksis og paavirker vores liv. I den forstand ser jeg ingen forskel paa et roentgenapparat eller en ct-scanner eller en genchip inden for udstillingsmediet.
Hej Camilla, du skriver: “Vi fortaeller jo heller [ikke?], hvordan kemisk en bedoevelse fungerer, hvordan bakterier opfoerer sig, hvordan det teknisk er muligt at lyse gennem kroppen vha roentgen. Vi viser dets effekter - hvordan det fungerer i praksis og paavirker vores liv”.
Jeg forstår ikke argumentet. Hvad er den principielle forskel mellem:
1) på den ene side at visa hvordan “X fungerer”, hvordan “Y opfører sig” og “Z er teknisk mulig” (som du mener at vi ikke skal fortælle) og
2) på den anden side at vise hvordan “Å fungerer i praksis” og “hvordan Æ påvirker vores liv” (som du mener at vi skal fortælle)?
Dvs. hvad er den dybere forskel mellem de to situationer? Hvorfor er den ene et brud på traditionel museumspraksis og den anden i overensstemmelse med traditionel museumspraksis?
Medicinsk Museions fremtidige formidling må omfatte en udvikling af såvel det traditionelle udstillingsmedie som af webmediet. Denne formidling skal ikke begrænses til at belyse den tidligere udvikling indenfor forståelsen af sygdom og sundhed, men også af den udvikling der, lige nu, brager derudaf. Detaljeringsgraden af den formidling der vælges, må afhænge af mål og midler - og af den givne kontekst. Hvis det vil medføre et brud på traditionel museumspraksis, er det vel ikke noget, der, i sig selv, vil begrænse et sådant valg.
Der er et par forskelle på solvognen og genchippen, udover det æstetiske. Solvognen har stadig nogle “hemmeligheder”, en magi, der giver mulighed for at tænke i både spændende og spektakulære hypoteser. Genchippens magi, millioner af enstrengede DNA-molekyler med et antal analysemuligheder der er legio, er højaktuel i den genteknologiske forskning. Medicinsk Museions udfordring er at kaste lys over denne udvikling, så den også kan forstås af fru Jensen fra Haregade, og ikke at konkurrere med en formel i en bog.
Det lyder ikke som om der er interesse for at indtænke fremtidige molekylærmedicinske analysemuligheder ved udarbejdelsen af en bevaringsplan for genchips. Det ville også være et brud på traditionel museums- og bevaringspraksis, men det er et interessant aspekt jeg stadig vil have i baghovedet.